奇瑞汽车公司自主研发的QR019CHA型无级变速器在艾瑞泽车型上与1.6 LACTECO发动机匹配,得到了令人满意的结果。搭载这一组合的车辆对加速踏板的响应十分敏捷,而且无论是加速还是减速都无任何冲击感,这给驾驶者带来了十足的乐趣。测试结果显示,装备了该款变速器的车辆在燃油经济性和污染物排放等方面与上一代车型相比都有明显改善。该变速器的设计思路是在保证发动机扭矩特性的前提下,尽量降低发动机的转速,从而提高整车的综合性能。
无级变速器的英文缩写是CVT(Continuous Variable Transmission),它通过同步改变主动轮与从动轮的半径来实现变速(图1)。这种变速器与齿轮变速器的最大区别在于它省去了复杂而又笨重的齿轮组,而且没有换挡冲击的问题。
1886年CVT首次在奔驰轿车上出现,但由于当时该技术存在传动扭矩小的问题,因此在很长一段时间内没能得到普及。直到1997年日产汽车公司才在其2.0 L车型上正式采用CVT变速器,此后又延伸到3.0 L车型。1999年上半年,福特公司与采埃孚(ZF)公司合作为福特公司的轿车和轻型货车生产CVT变速器,至此CVT技术开始普及。
下面对QR019CHA型无级变速器进行简要的介绍
1.变速部分
(1)传动带
为了满足扭矩传递的要求,传动带由钢片串联而成(图2),这样既能保证其在传动方向上具有很高的刚性又能保证在径向有足够的柔性。变速过程是通过控制带轮夹槽的宽度,同步加大及缩小主被动带轮传动弧的半径(图3),从而改变传动比。
带轮的切向力是通过油膜传递给传动带的(图4),这实质上是一种液体钻性传动。在任何情况下带轮工作面与传动带工作面之间必须有油膜,否则这2个工作面立刻会被烧蚀。为了避免这种情况的出现,变速器传动比的变化一定要迅速,以便随时将传动带的负荷控制在一定范围内。
(2)液力变矩器
液力变矩器由涡轮、泵轮、导轮、锁止离合器和减振器等组成(图5)。车辆起步时,发动机的输出扭矩需要被放大,以便在最大程度上避免失速的出现。此外,发动机的扭矩冲击也要被消除,因此在CVT变速器中,液力变矩器是不可缺少的。
液力变矩器是通过导轮来实现扭矩放大的(图6)。导轮的作用是改变自动变速器油液的流动方向,使从涡轮返回的自动变速器油液与泵轮的自动变速器油液同向,从而实现流体动力的叠加(图7)。
在车辆减速过程中,为了提高发动机制动的效果,变矩器的扭矩放大作用要变成扭矩衰减,这要通过导轮的单向离合器来实现(图8)。导轮旋转时,使从涡轮返回的自动变速器油液方向未被改变,这样一来,它与泵轮中的自动变速器油液为反向,因此削弱了泵轮自动变速器油液的动力。
(3)倒档
倒挡是通过行星齿轮组实现的,2个行星轮的串联结构(图9)使行星架出现反转。
(4)动力传动路线
车辆正常行驶时,前进挡离合器将行星齿轮组的太阳轮与行星架连接,行星齿轮组因此变成一个整体,从而将变矩器涡轮输出的扭矩直接传递给主动轮(图10)。
倒挡时,制动器将行星齿轮组的齿圈固定,变矩器涡轮输出的扭矩被反向后传递给主动轮。
(5)带轮
带轮动作时,双活塞油缸同时推动带轮的活动侧轴向移动(图11),从而改变夹槽的宽度。其中内侧油缸主要用于变速,外侧油缸主要是根据传动扭矩来施加夹紧力。
(6)行星齿轮组
变速器中唯一的行星齿轮组与前进挡离合器、倒挡离合器集成在同一个总成内(图12)。其中,前进挡离合器的外壳还担任输入轴转速传感器的信号轮(图13)。